So wählen Sie einen Servoantrieb aus

Bei der Suche nach einem Servoantrieb finden Sie Tausende von Optionen. ADVANCED Allein Motion Controls bietet über 200 Servoantriebsmodelle an, und das ohne Berücksichtigung kundenspezifischer Optionen.

Aber einen Antrieb zu finden, der alle Anforderungen Ihrer Anwendung erfüllt, kann etwas komplexer sein. Servoantriebe haben unterschiedliche Leistungsbereiche, Größen, Netzwerkoptionen, Intelligenz, Formfaktoren, digitale Funktionen und mehr.

Die Auswahl eines Servoantriebs erfordert eine sorgfältige Prüfung der Anforderungen Ihres Projekts und der verfügbaren Optionen. Es ist keine einfache Entscheidung, aber es muss auch keine entmutigende Aufgabe sein. Dieser Blog soll Ihnen als Leitfaden für diesen Prozess dienen.

Vorbereitung: Definieren Sie Ihre Anwendung

Ihre Motion-Control-Lösung sollte sich an den Anforderungen Ihrer Anwendung orientieren, nicht andersherum. Wie wir immer sagen: Sie konzentrieren sich auf Ihre Maschine, wir kümmern uns um die Bewegungssteuerung.

Bevor Sie sich auf die Suche nach den richtigen Servoantrieben machen, müssen Sie die Parameter für Ihr Motion-Control-System festlegen, und das hängt davon ab, wie Sie Ihre Anwendung definieren.

Sie müssen damit beginnen, das Gesamtbild zu betrachten: Was machen Sie? Handelt es sich um eine große Fertigungsmaschine, einen mobilen Roboter oder ein Desktop-Gerät? Handelt es sich um ein Ein- oder Mehrachssystem? Welche Art von Aufgabe führt Ihr System aus? Dies beantwortet einige grundlegende Fragen zu Ihrer Servoantriebsauswahl, wie z. B. Leistungsbedarf, analog oder digital, und erforderliche Betriebsarten.

Als Nächstes müssen Sie festlegen, welche Elemente Ihres Entwurfs flexibel sind und welche unverrückbar sind. Dadurch werden die Parameter für Ihr Bewegungssteuerungssystem und letztlich auch die Parameter für die Auswahl Ihres Servoantriebs weiter definiert.

Müssen Sie einen bestimmten Motor verwenden? Besteht ein enger Platzbedarf? Sind Sie an eine bestimmte Netzwerkkommunikation gebunden?

Wenn der Entwurf Ihres Projekts im wörtlichen oder übertragenen Sinne Spielraum bietet, stehen Ihnen mehr Optionen zur Verfügung, aber Sie wissen vielleicht nicht, wo Sie anfangen sollen. Wenn Ihre Parameter enger gefasst sind, stehen Ihnen vielleicht weniger Optionen zur Verfügung, aber es kann auch sein, dass es gar keine gibt. In diesem Fall müssen Sie möglicherweise ein neues Design entwerfen oder eine maßgeschneiderte Lösung in Betracht ziehen.

Alle richtigen Entscheidungen treffen

Sobald Sie Ihre Parameter eingestellt haben, können Sie sich ansehen, was verschiedene Servoantriebe zu bieten haben. Wie wir bereits gesagt haben, gibt es viele Faktoren zu berücksichtigen.

ADVANCED Motion Controls verfügt über ein Suchtool für Servoantriebe, mit dem Sie Ihre Spezifikationen festlegen und Ihnen eine gefilterte Auswahl an Servoantrieben präsentieren können, die diese erfüllen.

Leistung

Auf Anhieb ist der Leistungsbereich vielleicht der wichtigste Faktor bei der Auswahl von Servoantrieben. Sie müssen einen Servoverstärker finden, der die entsprechende Nennleistung für den Motor hat, mit dem Sie ihn koppeln.

Es ist ziemlich einfach: Wenn Ihr Antrieb nicht genug Leistung liefern kann, kann sich Ihr Motor nicht drehen, zumindest nicht mit dem gewünschten Drehmoment oder der gewünschten Geschwindigkeit. Aus diesem Grund ist es so wichtig, dass die Drehzahl- und/oder Drehmomentanforderungen Ihrer Anwendung definiert sind. Anhand der Eigenschaften Ihres Motors und seiner Belastung können Sie die notwendige Leistungsfähigkeit Ihres Servoantriebs ermitteln.

Umgekehrt sollten Sie auch sicherstellen, dass Ihr Servoantrieb nicht zu viel Strom für Ihren Motor liefert. Wenn der Strom zu hoch ist, kann der Motor in einem stark unangepassten System leicht durchschmoren.

Selbst wenn Sie Ihren Antrieb am unteren Ende seines Betriebsbereichs betreiben, wo er technisch gesehen der Motorleistung entspricht, ist dies für eine präzise Steuerung nicht zu empfehlen. Das wäre so, als würden Sie versuchen, Ihr Haar mit einer Gartenharke zu kämmen - Sie können es zwar tun, aber es ist einfach nicht für etwas so Kleines gedacht, und Sie werden nicht die gewünschten Ergebnisse erzielen.

Es ist auch wichtig, daran zu denken, dass der Antrieb zwar den Motor mit Strom versorgt, dass der Strom für den Antrieb aber auch irgendwoher kommen muss.

Servoantriebe haben einen Versorgungsspannungsbereich, daher müssen Sie sicherstellen, dass Sie diese Spannung für den Servoantrieb bereitstellen können.

Jede Anwendung ist anders und es gibt so viele verschiedene Leistungsbereiche für Antriebe, dass es keinen Sinn macht, darüber zu diskutieren, welche Anwendungen welche Art von Servoantriebsleistung benötigen. Holen Sie sich einfach die genaueste Schätzung des Motorleistungsbedarfs Ihrer Anwendung und beginnen Sie Ihre Auswahl von dort aus.

Größe und Formfaktor

Ist die Größe wirklich wichtig? Manchmal. Wenn Sie eine große Fertigungsmaschine oder ein Lagerportalsystem bauen, dann spielt die Größe des Servoantriebs für Ihre Anwendung wahrscheinlich keine Rolle.

Für Anwendungen wie die Robotik oder tragbare Geräte ist es jedoch entscheidend, einen Servoantrieb zu finden, der in das Gehäuse passt.

Fazit: Wenn ein Laufwerk nicht passt, können Sie es nicht verwenden, daher ist es wichtig, ein passendes Laufwerk auszuwählen.

Leider kann man nicht einfach immer die kleinste Option wählen und ist damit aus dem Schneider. Die Größe geht im Allgemeinen Hand in Hand mit der Leistung. Als Faustregel gilt: Je größer das Laufwerk, desto mehr Leistung kann es liefern.

Das Streben nach kompakteren Servolösungen in der Industrie führt jedoch zu einigen Ausnahmen von diesem Trend, wie z. B. ADVANCED Micro-Servoantriebe von Motion Controls. Ein in diesem Jahr hergestellter Servoantrieb kann sehr wahrscheinlich eine höhere Leistung haben als ein größerer Servoantrieb, der vor einigen Jahren hergestellt wurde, aber die allgemeine Regel gilt immer noch.

Laufwerke gibt es nicht nur in verschiedenen Größen, sondern auch in unterschiedlichen Formfaktoren. Dies wirkt sich darauf aus, wie ein Antrieb in Ihr System integriert werden kann. Servoantriebe für die Schalttafelmontage sind der traditionelle Formfaktor für Servoantriebe.

Sie haben einen bügelförmigen Kühlkörper, mit dem sie an einer Schalttafel innerhalb oder außerhalb des Geräts befestigt werden, daher der Name. Schalttafel-Laufwerke gibt es in einer Vielzahl von Größen und damit auch in einer großen Bandbreite von Leistungsstufen. Wenn der Rahmen Ihres Geräts es zulässt, sollten Sie einen Schaltschrankeinbau in Betracht ziehen.

Wenn Sie jedoch eine kompaktere, eingebettete Lösung benötigen, sollten Sie einen Servoantrieb zur Leiterplattenmontage in Betracht ziehen, der auch als Plug-in-Antrieb bekannt ist.

Diese Antriebe werden in der Regel direkt an eine Steuerplatine oder eine Montagekarte angeschlossen, die alle Anschlüsse für Motor, Versorgungsspannung, Rückführung usw. enthält.

Servoverstärker für die Leiterplattenmontage sind am häufigsten in tragbaren Geräten, Robotern und kleineren Maschinen zu finden. Wenn Sie nur wenig Platz zur Verfügung haben, ist ein Antrieb für die Leiterplattenmontage wahrscheinlich die beste Wahl.

Für die mobile Robotik, wie z. B. autonome fahrerlose Fahrzeuge, können Sie einen fahrzeugmontierten Servoantrieb verwenden. Diese Antriebe sind vollständig von einer harten Schale umschlossen und somit sicher.

Wie die Festplattenantriebe verfügen sie über einen großen Kühlkörper, der in der Regel mit dem Rahmen des Geräts verschraubt ist. Für robuste Anwendungen, die einen typisch großen Antrieb aufnehmen können, ist ein fahrzeugmontierter Antrieb eine ausgezeichnete Wahl.

Denken Sie daran, dass der Formfaktor nicht die Leistung eines Laufwerks bestimmt, sondern nur die Art und Weise, wie die Technologie verpackt ist. Es gibt Laufwerke für die Leiterplattenmontage, die Laufwerke für die Schalttafelmontage übertreffen können und umgekehrt.

Betriebsarten

Auch hier müssen Sie fragen: "Was macht Ihr Gerät?" Dies ist sehr wichtig, um zu bestimmen, wie Ihr Motor gesteuert werden soll und welche Betriebsarten Ihr Servoantrieb haben muss. Die gebräuchlichsten Betriebsarten sind Drehmoment- (Strom-), Geschwindigkeits- und Positionsmodus.

Wenn Sie einen Motor wollen, der mit einem bestimmten Drehmoment läuft und keine externen Störungen kompensieren muss, dann ist der Drehmomentmodus wahrscheinlich ausreichend.

In einigen Anwendungen ist der Hauptregler besser geeignet, die Geschwindigkeits- oder Positionsschleifen zu schließen, so dass der Antrieb einfach im Drehmomentmodus betrieben werden kann. Nahezu jeder Servoantrieb, den Sie finden können, verfügt über einen Drehmomentmodus.

Alternativ ist der Geschwindigkeitsmodus bei vielen analogen und digitalen Servoantrieben verfügbar. Ein im Geschwindigkeitsmodus betriebener Antrieb verwendet ein Feedback-Gerät, um die Motordrehzahl zu verfolgen, sodass zusätzliche Leistung an den Motor gesendet wird, wenn er das Geschwindigkeitsziel nicht erreicht. Dies ist nützlich für Anwendungen wie Fördersysteme, Werkzeugmaschinen und mobile Robotik, bei denen Sie unabhängig von Laständerungen die gleiche Leistung wünschen.

Der Positionsmodus ist bei vielen digitalen Servoantrieben verfügbar. Es wird verwendet, wenn die Position des Motors für den Betrieb entscheidend ist, z. B. bei Fertigungsrobotern und 3D-Druckern. Wie der Geschwindigkeitsmodus beruht der Positionsmodus auf einem Feedback-Gerät, um seine Bewegung über die Zeit zu verfolgen. Absolute Positionsrückmeldegeräte können die wahre Position eines Rotors jederzeit identifizieren, unabhängig davon, wann das Gerät eingeschaltet wurde.

Wie bereits erwähnt, können der Geschwindigkeitsregelkreis und die Positionsregelkreise stattdessen von einem Controller geschlossen werden, aber Antriebe mit Geschwindigkeits- und/oder Positionsmodus können diese Last vom Controller nehmen oder diese Steuerungsebenen in eigenständigen Anwendungen bieten, die keinen haben externe Steuerung.

Nehmen Sie sich Zeit, um zu überlegen, welche Art von Steuerung Ihre Anwendung benötigt, dann können Sie bestimmen, welche Betriebsart Ihr Servoantrieb benötigt. Wenn Sie einen Servoantrieb benötigen, der den Betriebsmodus für verschiedene Aufgaben umschalten kann, bieten AMC-Digitalantriebe optional eine fliegende Modusumschaltung.

Zentralisierte vs. verteilte Steuerung (analog vs. digital)

In einem einachsigen Bewegungssystem ist Ihr Steuerungslayout weniger wichtig; Ob Sie sich für einen analogen oder einen digitalen Servoantrieb entscheiden, macht möglicherweise keinen großen Unterschied. Bei einem System mit mehreren Motorachsen muss man sich allerdings etwas mehr Gedanken machen. Ihre Wahl des Servoantriebs hängt stark davon ab, wie Sie Ihr Bewegungssteuerungssystem einrichten, insbesondere bei der Entscheidung zwischen analog und digital.

Ist es in Ordnung, wenn die gesamte Steuerung von einer zentralen Quelle kommt und an jeden Antrieb einzeln gesendet wird? Wenn ja, können Sie Ihr System sowohl mit digitalen als auch mit analogen Servoantrieben einrichten, solange Sie eine leistungsfähige Steuerung haben, die die Logik verarbeiten kann. Außerdem müssen Sie jeden Servoantrieb einzeln an die Steuerung anschließen, was in der Regel einen hohen Verkabelungsaufwand erfordert und dafür sorgt, dass alle Geräte relativ nah beieinander stehen. AMCs analoge ServoantriebeDie AxCent™-Familie ist für die zentrale Steuerung konzipiert.

Wenn Sie jedoch die Steuerung mithilfe eines Netzwerks über das gesamte System verteilen möchten, müssen Sie digitale Servoantriebe wie die in den Antriebsfamilien DigiFlex® Performance™ und FlexPro™ von AMC verwenden. Digitale Servoantriebe können einen Teil der Verarbeitungslast der Steuerung verringern, indem sie ihre eigenen internen Prozessoren und Speicher verwenden. Die Positionssteuerung kann erreicht werden, indem einzelne Positionspunkte gesendet werden, wobei der Servoantrieb eine lineare Interpolation verwendet, um den Pfad zwischen den Punkten zu definieren (zyklisch synchroner Modus), oder 3 verwenden^rd Ordnungsinterpolation, um den Pfad zwischen Punkten zu definieren (PVT- und PV-Modus). Für einfache Bewegungspfade oder wo sich die Bewegung immer wiederholt, können vorkonfigurierte Bewegungen auf den Antrieben durch einfache Befehle von der Steuerung oder von einem anderen Antrieb ausgelöst werden.

Netzwerk

Wie bereits erwähnt, ermöglichen digitale Servoantriebe eine Netzwerksteuerung, sodass der Controller seine Befehle in einem Paket entlang einer „Daisy Chain“ von Servoantrieben senden kann, anstatt an jeden einzeln. Dies kann die Verdrahtung erheblich vereinfachen. Netzwerke sind auch bidirektional, sodass das Laufwerk Informationen an die Steuerung zurücksenden kann.

Unterschiedliche Servoantriebe sind jedoch für unterschiedliche Netze ausgelegt. Wenn Ihre Anwendung bereits auf die Verwendung eines bestimmten Netzwerks eingestellt ist, sollten Sie der Einfachheit halber dabei bleiben. Wenn Sie für Ihr Bewegungssteuerungssystem nicht an ein bestimmtes Netzwerk gebunden sind, haben Sie etwas mehr Entscheidungsfreiheit.

Für ein Echtzeitnetzwerk, das alles perfekt synchron hält, sollten Sie einen Servoantrieb mit Ethernet-basierter Netzwerkkommunikation wie EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFINET, Ethernet/IP und vielen anderen auswählen. Wenn Sie ein traditionelleres und kostengünstigeres Netzwerk wünschen, das dennoch robust und zuverlässig ist, sollten Sie sich für einen CANopen- oder Modbus-Servoantrieb entscheiden.

Benötigen Sie eine Maßanfertigung?

Nehmen wir an, Sie haben alle Kriterien durchgegangen, die Ihr Servoantrieb erfüllen muss, und dann gehen Sie zur Suche und können keinen einzigen Antrieb finden, der alle Kästchen ankreuzt. Wohin gehst du von dort? In einigen Fällen müssen Sie möglicherweise Ihr Design optimieren. Manchmal reicht eine kleine Anpassung. In anderen Fällen reicht eine Neugestaltung nicht aus oder ist überhaupt keine Option.

Hier sollten Sie eine modifizierte oder kundenspezifische Servoantriebslösung in Betracht ziehen. Modifizierte Servoantriebe können verschiedene Optimierungen aufweisen, wie z. B. Logikumkehrung, Schutzbeschichtung oder sogar Siebdruck Ihres Logos auf dem Gehäuse.

Wenn eine Modifikation nicht ausreicht, müssen Sie möglicherweise nach einer kundenspezifischen Servoantriebslösung suchen. Kundenspezifische Lösungen sind Servoantriebe, die ausschließlich für Ihre Anwendung entwickelt und gebaut werden. Ein kundenspezifischer Servoantrieb kann für Ihre Anwendung einen entscheidenden Unterschied machen und sein volles Potenzial entfalten, da er speziell auf Ihr Gerät zugeschnitten ist. Kundenspezifische Lösungen sind oft die wirtschaftlichsten Lösungen, wenn man die Integrationsprobleme berücksichtigt, die sie zusammen mit ihrer anwendungsspezifischen Funktionalität lösen können

ADVANCED Motion Controls ist immer bereit, willens und in der Lage, die folgenden Produkte zu entwickeln und zu bauen Kundenspezifische Servoantriebe für das richtige Projekt. Heute machen kundenspezifische und modifizierte Produkte jeweils etwa ein Drittel unseres Geschäfts aus, das restliche Drittel sind Standardprodukte.

Du bist nicht allein

Erscheint das alles überwältigend? Bitte mach dir keine Sorgen. Wir sind hier um zu helfen. Beim ADVANCED Motion Controls, wir verkaufen Ihnen viel mehr als ServoantriebeWir arbeiten mit Ihnen zusammen, um ein Bewegungssteuerungssystem zu entwickeln, das für Sie geeignet ist. Wir empfehlen Ihnen Motoren, Verkabelung und Steuerungen, aber vor allem helfen wir Ihnen bei der Auswahl des Servoantriebs, der perfekt für Ihre Anwendung ist. Wir verfügen über mehr als 32 Jahre Erfahrung in der Branche, die wir gerne für Sie einsetzen.

von Jackson McKay, Marketingingenieur